Zelluläre Ernährung & Stofftransport: Grundlagen und Proteinfunktionen

Zelluläre Ernährung: Prozesse und Funktionen

Ernährung bezeichnet die Gesamtheit der Prozesse, durch die Zellen Materie und Energie von außen aufnehmen und umwandeln. Diese Funktion umfasst den Austausch von Stoffen durch die Membran, die chemischen Umwandlungen von Molekülen und die Ausscheidung von Abfallprodukten durch die Zelle. Die Ernährung dient dem Aufbau neuer oder der Reparatur bestehender Strukturen und liefert die notwendige Energie für alle zellulären Aktivitäten.

Stoffaustausch: Zwei Hauptmechanismen

Transport ohne Membranverformung

Gase, wie Sauerstoff, und kleine Moleküle, wie Wasser, passieren die Membran durch einfache Diffusion. Dies ist die Bewegung von Teilchen aus einem Bereich, wo sie stärker konzentriert sind, zu einem Bereich, wo die Konzentration geringer ist. Die erleichterte Diffusion tritt auf, wenn Moleküle an Membranproteine binden, die als Transporter fungieren. Die einfache Diffusion und der erleichterte Transport werden als passiver Transport bezeichnet und erfordern keinen Energieaufwand.

Die Zelle muss auch Moleküle oder Ionen von einem Bereich geringerer Konzentration zu einem Bereich höherer Konzentration aufnehmen oder abgeben. Dieser Transport wird als aktiver Transport bezeichnet und erfordert Energieaufwand.

Transport mit Membranverformung

Diese Art von Transport tritt nur in bestimmten Zellen auf und erfordert Energieaufwand. Dieser Mechanismus ermöglicht den Transport von Materialien, die nicht durch die zuvor genannten Mechanismen in die Membran eindringen können:

Endozytose: Aufnahme in die Zelle

Bei der Endozytose umschließt die Membran Partikel in einem Bläschen oder einer Vakuole, die dann in die Zelle gelangen. Es gibt zwei Arten: Phagozytose (Aufnahme von festen Partikeln) oder Pinozytose (Zelltrinken). Die Phagozytose ist charakteristisch für einige Protozoen wie Amöben und bestimmte Arten von Leukozyten.

Exozytose: Abgabe aus der Zelle

Bei der Exozytose werden Stoffe in Bläschen verpackt und außerhalb der Zelle freigesetzt. Auf diese Weise werden unverdaute Stoffe (Egestion) sowie alle Produkte der Zellsekretion ausgeschieden.

Osmose: Wasserdiffusion durch Membranen

Osmose ist die Diffusion von Wasser durch eine semipermeable Membran, die Wassermoleküle, aber nicht die gelösten Stoffe, passieren lässt.

Proteinfunktionen in der Zelle

• 1. Membranen: Sind Bestandteile von Zellmembranen und Organellen.
• 2. Enzyme: Katalysieren zelluläre Reaktionen. Die überwiegende Mehrheit der Enzyme sind Proteine.
• 3. Transport: Transportieren bestimmte Moleküle, wie Hämoglobin, das Sauerstoff transportiert.
• 4. Regulation und Koordination: Regulieren und koordinieren Prozesse, wie es viele Hormone tun.
• 5. Muskelkontraktion: Sind verantwortlich für die Kontraktion von Muskelzellen, wie Aktin und Myosin.